Impfstoffherstellung – Auswahl von Serum und Einwegbeuteln für Vero-, MDCK- und BHK-21-Zellen

Bei der Herstellung von Virusimpfstoffen werden kontinuierliche Zelllinien als primäre Produktionsplattform genutzt – Vero für Tollwut, Polio und Dengue; MDCK für Influenza; BHK-21 für Maul- und Klauenseuche sowie Tierimpfstoffe. Jede Zelllinie hat spezifische Anforderungen an das Serum, die sich direkt auf die Ausbeute bei der Virusvermehrung und die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften auswirken. Seit der COVID-Pandemie ist die Zuverlässigkeit der Serum-Lieferkette zu einem kritischen Rohstoffrisiko geworden.

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Kostenoptimierung bei der Impfstoffherstellung: Neugeborenen-Kälberserum (NCS) und Kälberserum (CS) sind die bevorzugten, kostengünstigen Alternativen zu FBS für die Kultivierung von Vero-, MDCK- und BHK-21-Zellen sowie für die Virusvermehrung – sie bieten eine gleichwertige Wachstumsunterstützung bei 30–60% geringeren Kosten.

Zelllinie – Leitfaden zur Serumauswahl

Zelllinie	Impfanwendung	Empfohlenes Serum	Konzentration
Vero	Tollwut (inaktiviert), Polio (IPV/OPV), Dengue-Fieber, Japanische Enzephalitis, Gelbfieber, SARS-CoV-2	NCS ≤ 10 Tage – Herkunft: Australien oder USA	5–10% zur Erhaltung; 2–5% während der Virusvermehrung
MDCK	Influenza (saisal und pandemisch), Forschung zu Atemwegsviren	NCS ≤ 10 Tage – Herkunft: Australien oder USA	5–10% für die Zellpflege; serumfrei für den Schritt der Virusinfektion (trypsinabhängige Influenza)
BHK-21	Maul- und Klauenseuche (MKS), Tollwut, veterinärmedizinische Virusimpfstoffe	CS – Herkunft: Australien oder USA	5–10% für die Routinekultur; 2–5% während der Produktionsphase
HEK293	Adenovirus-Vektoren zur Verabreichung von Impfstoffen, rekombinante Untereinheiten-Antigene	FBS Geringer Endotoxingehalt ≤ 5 EU/ml	10% für die Erhaltung; bei der Produktion auf 2% reduzieren oder serumfrei verwenden
MRC-5 / WI-38 (diploid)	Windpocken, Hepatitis A, Tollwut (Impfstoff auf Basis humaner diploider Zellen)	FBS Geringer Endotoxingehalt ≤ 5 EU/ml	10% – Diploide Zellen erfordern die Qualität FBS; NCS/CS wird für primäre diploide Stämme nicht empfohlen

NCS vs. Kälberserum vs. FBS – Kostenoptimierung

Serum	Alter des Spenders	Kosten im Vergleich zu FBS	Am besten geeignet für	Nicht geeignet für
NCS ≤ 10 Tage	≤ 10 Tage	~30–50% niedriger	Routinemäßige Pflege und Virusvermehrung bei Vero-, MDCK- und BHK-21-Zellen	Diploide Zelllinien (MRC-5, WI-38), empfindliche Primärkulturen
Kälberserum (CS)	14 Tage – 6 Monate	~40–60% unten	BHK-21 – Großproduktion von FMD- und Tierimpfstoffen. Zellbank mit hohem Volumen.	Diploide Zellen, Anwendungen, bei denen ein niedriger IgG-Gehalt erforderlich ist
FBS, endotoxinarme	Fötal	Quelle	Diploide Zelllinien, HEK293-Adenovirus-Vektoren, rekombinante CHO-Antigene, empfindliche Primärkulturen	Kostengünstige Massenproduktion von Vero-/MDCK-/BHK-21-Zellen, bei der NCS und CS gleichwertige Leistung erbringen

Herkunftsauswahl – BSE/TSE-Dokumentation für die Einreichung von Impfstoffen

Herkunft	BSE/TSE-Status	Dokumentation	Am besten geeignet für
Australier	OIE-Einstufung „vernachlässigbares Risiko“ – kein einheimisches BSE	EDQM-CEP vorliegend, Einfuhr durch das USDA gestattet	Behördliche Einreichungen in der EU und den USA, die eine umfassende Dokumentation zu TSE/BSE erfordern. Von der WHO vorqualifizierte Impfprogramme.
Herkunft: USA	Zugelassen gemäß USDA 9 CFR	9CFR CoA, im Einklang mit den FDA-Vorgaben	Behördliche Einreichungen in den USA. Kostengünstige Option für vom USDA dokumentierte Programme.
Herkunft aus der EU	EU-TSE/BSE-Überwachung – kontrolliertes Risiko	EDQM-CEP verfügbar	Zulassungsanträge bei der EU. Dokumentationsanforderungen für den DACH-Markt.

Phasen der Impfstoffherstellung – Vollständige Produktübersicht

Phase	Schritt	Produktempfehlung
Zellbank	MCB- und WCB-Präparation für Vero-, MDCK- und BHK-21-Zellen	NCS AU-Herkunft — umfassendste BSE-Dokumentation für die behördliche Einreichung im Zusammenhang mit der Zellbank
Saatgutzug	Zellvermehrung von WCB bis zur Produktionsdichte	NCS oder CS unter 5–10%. Rocker-Taschen für die Keimstadien in Suspension.
Infektion	Virusinokulation und -vermehrung	Im Infektionsschritt auf 2–5% reduzieren oder auf serumfreie Kultur umstellen – dies verringert die Beeinträchtigung durch Serum bei Virusquantifizierungsassays
Ernte	Virusernte, Klärung, Primärreinigung	2D-Einwegbeutel zur Entnahme und Lagerung von Virusproben in geschlossenen Behältern
Formulierung	Viruskonzentration, Formulierung, Abfüllung	BSA, endotoxinarme ggf. in Stabilisierungspuffer

Einwegbeutel für die Impfstoffherstellung

Produkt	Umfang	Impfanwendung	Wichtige technische Daten
Rocker-Tasche	0,5–200 l	Vermehrung von Vero- oder MDCK-Zellen in einem Schwingwellen-Bioreaktor zur Herstellung von Virusausgangsmaterial. BHK-21-FMD-Scale-up.	USP-Klasse VI. Gamma-sterilisiert, ≥ 25 kGy, gemäß ISO 11137. Kompatibel mit Corning und HyPerforma. ISO 13485.
2D-Einwegbeutel	150 ml–50 l	Virusernte, Medienvorbereitung, Pufferlagerung, Zwischenpools aus Viren	USP Klasse VI. Gamma-sterilisiert. Passend für Sartorius Flexboy®. Dokumentation GMP. ISO 13485.
3D-Einwegbeutel	50–1.000 l	Vorbereitung von Medien in großem Maßstab für die Impfstoffherstellung im klinischen Maßstab	MPX-Schläuche. Dokumentationspaket GMP. Gamma-sterilisiert. ISO 13485.

Häufig gestellte Fragen

Kann NCS FBS bei der Herstellung von Impfstoffen aus Vero-Zellen ersetzen?

Ja – bei der routinemäßigen Pflege von Vero-Zellen und der Virusvermehrung (Tollwut, Polio, Dengue) bietet NCS eine mit FBS vergleichbare Leistung zu um 30–50% geringeren Kosten. NCS aus Kälbern im Alter von ≤10 Tagen liefert eine reichhaltige Zusammensetzung an Wachstumsfaktoren, die die Gesundheit der Vero-Zellen und die Virusausbeute fördert. NCS australischer Herkunft bietet die umfassendste behördliche Dokumentation für von der WHO vorqualifizierte Impfstoffprogramme.

Warum wird das Serum im Rahmen der Virusinfektion reduziert oder entfernt?

Hohe Serumkonzentrationen während der Virusinfektion können die Adsorption des Virus an Rezeptoren auf der Zelloberfläche beeinträchtigen und so die Infektionseffizienz verringern. Zudem beeinträchtigen Serumproteine den Plaque-Assay und die TCID50-Quantifizierung der Virusausbeute. Die Reduzierung des Serumgehalts auf 2% oder die Umstellung auf serumfreies Medium während der Virusvermehrung ist bei der Herstellung von Impfstoffen auf Vero- und MDCK-Basis gängige Praxis.

Welcher NCS ist für die Einreichung von Anträgen auf WHO-Vorqualifizierung von Impfstoffen maßgeblich?

NCS aus Australien ist die bevorzugte Wahl – von der OIE als vernachlässigbares BSE/TSE-Risiko eingestuft, CEP der EDQM vorliegend, Einfuhr durch die USDA genehmigt. Die Herkunft aus Australien bietet die umfassendsten behördlichen Unterlagen sowohl für Einreichungen bei der EU (EMA) und den USA (FDA) als auch für Präqualifikationsdossiers der WHO.

Welcher Einwegbeutel eignet sich für die Entnahme von Virusproben?

2D-Einwegbeutel im Format 2–10 l sind der Standard für die Viruserntesammlung aus Vero- oder MDCK-Roller-Flaschen oder Bioreaktor-Durchläufen. Die Entnahme im geschlossenen System direkt in gammasterilisierte Beutel minimiert das Kontaminationsrisiko und reduziert die Anzahl der Handhabungsschritte. 3D-Beutel mit einem Fassungsvermögen von 50–200 l werden für gepoolte Zwischenprodukte bei der Ernte in der Großproduktion verwendet.

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